金華市國(guó)豐橡塑有限公司
20年專注TPE/TPR-增韌劑研發(fā)與生產(chǎn)
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熱塑性彈性體(TPE)通常是彈性模數(shù)較低的彈性材料,在室溫條件下可被反復(fù)拉伸至原來(lái)長(zhǎng)度的兩倍以上,并具有在應(yīng)力消除后幾乎完全恢復(fù)至其原來(lái)長(zhǎng)度的能力。具有這種特性的早期材料是熱固性橡膠,但許多可注射模塑的熱塑性彈性體(TPE)系列正在取代傳統(tǒng)的橡膠。除了以它們的基本形式使用之外,TPE還廣泛地用于剛性熱塑性塑料的改性,通常是用于改進(jìn)抗沖擊強(qiáng)度。對(duì)于板材和一般模塑級(jí)復(fù)合材料來(lái)說(shuō),這是相當(dāng)普遍的。
熱塑性彈性體TPE的種類
到1996年為止,六種主要的TPE可分為二大類:嵌段共聚物(苯乙烯類樹脂、共聚多酯、聚氨酯和聚酰胺),以及熱塑性彈性體摻混物及合金(熱塑性聚烯烴和熱塑性硫化橡膠)。
除這些TPE以外,還出現(xiàn)了兩種新技術(shù)。它們是茂金屬催化合成的聚烯烴塑性體與彈性體,以及反應(yīng)成型的熱塑性聚烯烴彈性體。
傳統(tǒng)型TPE是所謂的兩相體系。從本質(zhì)上來(lái)說(shuō),由硬的熱塑性塑料所組成的一相,以機(jī)械或化學(xué)的方式與軟的彈性體所組成的另一相結(jié)合,所生成的TPE具有該兩相結(jié)合的性質(zhì)。
傳統(tǒng)的熱塑性彈性體TPE系列
苯乙烯類樹脂(S-TPE)共聚多酯(COPE)聚氨酯(TPU)聚酰胺(PEBA)聚烯烴摻混物(TPO)聚烯烴合金(TPV)TPE的新品種
反應(yīng)成型的TPO (R-TPO)聚烯烴塑性體(POP)聚烯烴彈性體(POE)這些新的聚烯烴塑性體(POP)和彈性體(POE),本質(zhì)上是分子量非常低的線性低密度聚乙烯(VLMW-LLDPE)。作為聚合催化劑技術(shù)進(jìn)步的產(chǎn)物,這些材料原先開發(fā)的目的是改進(jìn)軟包裝薄膜的特性。近來(lái),這些撓性較好的聚乙烯作為低成本的橡膠取代物,被用于某些對(duì)模塑制品的要求不怎么苛刻的用途。這主要包括那些不會(huì)接觸極端的溫度、壓力、負(fù)載或應(yīng)力環(huán)境的產(chǎn)品。在模塑制品方面,這些新材料被用于那些多多少少希望有一點(diǎn)撓性或觸覺感的場(chǎng)合。注意,它們并非是真正的彈性體。
熱塑性彈性體TPE將會(huì)有什么樣的拉伸特性?
拉伸特性
拉伸特性是用來(lái)說(shuō)明彈性體被拉伸時(shí)將如何表現(xiàn)的測(cè)試值。有幾種普遍采用的試驗(yàn),可顯示彈性體在蕞終用途環(huán)境里將會(huì)如何表現(xiàn)。
斷裂抗拉強(qiáng)度
此測(cè)試值又稱為極限抗拉強(qiáng)度。在此試驗(yàn)中,彈性體的試片被拉伸直至斷裂。拉斷此材料所需的力量也被同時(shí)測(cè)出。其單位通常是磅/平方英寸(psi)或兆帕(MPa)。極限抗拉強(qiáng)度高的彈性體,與測(cè)試值較低的彈性體相比較不易拉斷。
抗撕裂強(qiáng)度
此測(cè)試值說(shuō)明彈性體抵抗撕裂的性能如何??顾毫褟?qiáng)度試驗(yàn)與斷裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)基本相同,但試片一側(cè)有一V形缺口以作為擴(kuò)展點(diǎn)。所測(cè)試材料被拉伸至完全撕裂,撕裂此試片的力量也被同時(shí)記錄。其單位通常是磅/英寸(psi)或千牛頓/米(kN/m)。
拉伸模數(shù)
在拉伸模數(shù)試驗(yàn)中,彈性體被拉伸至各種不同的長(zhǎng)度,其抵抗拉伸的力量也被分別測(cè)出。此測(cè)試值通常表示為彈性體相應(yīng)于其長(zhǎng)度與原始長(zhǎng)度的各種不同百分比時(shí)的抗拉強(qiáng)度,例如在50%、100%或300%時(shí)的抗拉強(qiáng)度。彈性體對(duì)拉伸的抵抗力在開始時(shí)可能會(huì)很強(qiáng),但隨著它的伸長(zhǎng)而會(huì)變得較弱(稱為“頸縮”)。
斷裂伸長(zhǎng)率
伸長(zhǎng)率并非是衡量拉伸該材料是如何困難或如何容易,而只是衡量它在斷裂前能被拉伸多長(zhǎng)。斷裂伸長(zhǎng)率被表示為與其原始長(zhǎng)度的百分比。某些軟的彈性體在斷裂前可被拉伸至其原始長(zhǎng)度的1000%以上。軟的TPE彈性體的伸長(zhǎng)率通常比硬的剛性材料高的多。
影響測(cè)試值的因素
試片的成型方法及熔體流動(dòng)方向均會(huì)影響其拉伸特性測(cè)試值。因此,對(duì)于許多彈性體,在流動(dòng)方向和橫斷方向這兩個(gè)方向的拉伸特性均要測(cè)量。
流動(dòng)方向
如同彈性體的其它許多特性,拉伸特性會(huì)受到成型時(shí)聚合物分子取向的影響。因此,取決于拉伸是沿著聚合物成型時(shí)的流動(dòng)方向進(jìn)行,還是沿著橫斷方向進(jìn)行,拉伸特性可能會(huì)有很大變化。
試片(擠壓成型相對(duì)于注射模塑)
某些試驗(yàn)是用注射模塑的試片進(jìn)行的,而另一些試驗(yàn)則是用擠壓成型的試片進(jìn)行的。由于不同類型的試片其測(cè)試值會(huì)有顯著差別,所以很重要的一點(diǎn)是,只能對(duì)同類型試片的測(cè)試值進(jìn)行比較。
定義熱塑性彈性體TPE的壓縮永久變形
壓縮永久變形值是材料在一定溫度下被壓縮至一定形狀,并維持一定時(shí)間后而發(fā)生永久性變形的量。
通常采用的ASTM測(cè)試方法(ASTM D395)要求使材料變形(壓縮)達(dá)25%并保持一定的時(shí)間。任其復(fù)原30分鐘后再測(cè)量此樣品。
23 °C(室溫)22小時(shí),70小時(shí),168小時(shí)(1星期),1000小時(shí)(42天)。70 °C 22小時(shí),70小時(shí),168小時(shí)(1星期),1000小時(shí)(42天)。121 °C 22小時(shí),70小時(shí),168小時(shí)(1星期),1000小時(shí)(42天)。150 °C 22小時(shí),70小時(shí),168小時(shí)(1星期),1000小時(shí)(42天)。所得的測(cè)試值是材料樣品未能恢復(fù)到它原有高度的百分比。例如,40%壓縮永久變形表示,此熱塑性彈性體只恢復(fù)了被壓縮厚度的60%。100%壓縮永久變形則表示此熱塑性彈性體無(wú)絲毫恢復(fù),也就是說(shuō),它保持了被壓縮的狀態(tài)。
往往壓縮永久變形易與蠕變相混淆。然而,壓縮永久變形是在某一恒定的應(yīng)變條件下所發(fā)生變形的量,而蠕變則是在某一恒定應(yīng)力條件下所發(fā)生變形的量。